CN212989975U

CN212989975U - 一种直流电压控制电路

Info

Publication number: CN212989975U
Application number: CN202021188847.4U
Authority: CN
Inventors: 汤金; 王长林; 林振华
Original assignee: Mettler Toledo Instruments Shanghai Co Ltd
Current assignee: Mettler Toledo Instruments Shanghai Co Ltd
Priority date: 2020-06-23
Filing date: 2020-06-23
Publication date: 2021-04-16
Anticipated expiration: 2030-06-23

Abstract

本实用新型涉及一种直流电压控制电路。该直流电压控制电路包括转换控制单元U1、电感L1、第一电阻R1、第三电阻R3、第六电阻R6、第一电容C1、第七电容C7及一数模转换模块；其中，转换控制单元U1包括电源输入端VIN、电源输出端SW、使能端EN、反馈输入端FB和接地端GND，电源输出端SW与电感L1的一端连接，电感L1的另一端与电路输出端Vout连接，第一电阻R1和第三电阻R3串联后与第一电容C1并联于电路输出端Vout和数字接地端DGND之间。本实用新型提出了一种直流电压控制电路，能控制电路电压输出的大小，提升输出电压的精度。

Description

一种直流电压控制电路

技术领域

本实用新型涉及电压控制技术领域，尤其涉及一种直流电压控制电路。

背景技术

电压驱动器件广泛应用于便携、小型台式仪表，如小型直流电机、马达、背光等。这些电压驱动器件在工作过程中需要灵活控制驱动电压大小满足不同状态工作需求。

图1示出了现有技术的一种电压控制电路的电路示意图。如图所示，电压控制电路100包括转换控制单元U2、电感L2、第二电阻R2、第五电阻R5、第四电容C4、第五电容C5。转换控制单元U2包括电源输入端VIN、电源输出端SW、使能端EN、反馈输入端FB和接地端GND。电源输出端SW通过电感L2电路输出端Vout连接，电感L2用于平滑直流信号。第二电阻R2与第五电阻R5串联后与第五电容C5并联于电路输出端Vout和数字接地端DGND。反馈输入端FB接入第二电阻R2与第五电阻R5的连接点。该种传统的电压驱动器件的控制是通过开关电压进行控制，将输入电压变成器件工作所需的输出电压。开关电压的频率范围从几十Hz到几百kHz。因为输出电压负载的原因，输出电压可能有一定的开关造成的谐波。开关电压的方法一方面会有开关损耗，降低便携设备电池使用时间，并且会对器件造成一定的损害；另外一方面开关瞬间会造成电磁辐射，增加电磁兼容测试的难度。在某些情况下，因为谐波会对应用造成不利，我们需要增加大容量电容，即提升第四电容C4的电容以便减少谐波。然而，大容量电容一方面会造成成本的上升，也会对增大电路所需的空间，不利于设备的小型化。

实用新型内容

针对现有技术的上述问题，本实用新型提出了一种直流电压控制电路，能控制电路电压输出的大小，提升输出电压的精度。

具体地，本实用新型提出了一种直流电压控制电路，包括转换控制单元U1、电感L1、第一电阻R1、第三电阻R3、第六电阻R6、第一电容C1、第七电容C7及一数模转换模块；

其中，所述转换控制单元U1包括电源输入端VIN、电源输出端SW、使能端EN、反馈输入端FB和接地端GND，所述电源输出端SW与电感L1的一端连接，电感L1的另一端与电路输出端Vout连接，第一电阻R1和第三电阻R3串联后与第一电容C1并联于电路输出端Vout和数字接地端DGND之间；

反馈输入端FB接入第六电阻R6的一端、第七电容C7的一端及第一电阻R1和第三电阻R3的连接点，第七电容C7的另一端接入数字接地端DGND，第六电阻R6的另一端接入所述数模转换模块。

根据本实用新型的一个实施例，所述数模转换模块包括第四电阻R4、第六电容C6和PWM控制器，第六电阻R6的另一端与第六电容C6的一端及第四电阻R4的一端连接，第六电容C6的另一端接入数字接地端DGND，第四电阻R4的另一端接入所述PWM控制器。

根据本实用新型的一个实施例，所述数模转换模块为一数模转换器，所述第六电阻R6的另一端接入所述数模转换器。

根据本实用新型的一个实施例，所述转换控制单元U1为带有集成开关或外部开关的电压转换控制单元，包括DC升压控制电路、DC降压控制电路和DC升降压控制电路。

根据本实用新型的一个实施例，还包括第二电容C2，接入电路输入端Vin与数字接地端DGND，所述电源输入端VIN与电路输入端Vin及所述使能端EN连接，所述接地端GND与数字接地端DGND连接。

根据本实用新型的一个实施例，还包括第三电容C3，与第一电容C1并联于电路输出端Vout和数字接地端DGND之间。

根据本实用新型的一个实施例，调整所述PWM控制器的脉宽调制波的占空比来实现调整电路输出端Vout的输出电压Vo的大小，

其中，V_A为脉宽调制波的幅值；

D_y为脉宽调制波的占空比；

V_FB为电路反馈控制电压；

R₁为第一电阻R1的电阻值,R₃为第三电阻R3的电阻值,R₄为第四电阻R4的电阻值,R₆为第六电阻R6的电阻值。

本实用新型还提供了另外一种直流电压控制电路，包括转换控制单元U3、第一电阻R13、第三电阻R11、第六电阻R12、第一电容C13、第七电容C16及一数模转换模块；

其中，所述转换控制单元U3包括电源输入端VIN、电源输出端SW、使能端EN、反馈输入端FB和接地端GND，所述电源输出端SW与电路输出端Vout连接，第一电阻R13和第三电阻R11串联后与第一电容C13并联于电路输出端Vout和数字接地端DGND之间；

反馈输入端FB接入第六电阻R12的一端、第七电容C16的一端及第一电阻R13和第三电阻R11的连接点，第七电容C16的另一端接入数字接地端DGND，第六电阻R12的另一端接入所述数模转换模块。

根据本实用新型的一个实施例，所述数模转换模块包括第四电阻R8、第六电容C11和PWM控制器，第六电阻R12的另一端与第六电容C11的一端及第四电阻R8的一端连接，第六电容C11的另一端接入数字接地端DGND，第四电阻R8的另一端接入所述PWM控制器。

根据本实用新型的一个实施例，所述数模转换模块为一数模转换器，所述第六电阻R12的另一端接入所述数模转换器。

根据本实用新型的一个实施例，转换控制单元U3为带有集成电感及集成开关或外部开关的电压转换控制单元或线性控制单元，包括DC升压控制开关电路、DC降压控制开关电路、DC升降压控制开关电路和线性控制电路。

根据本实用新型的一个实施例，还包括第二电容C14，接入电路输入端Vin与数字接地端DGND，所述电源输入端VIN与电路输入端Vin及所述使能端EN连接，所述接地端GND与数字接地端DGND连接。

根据本实用新型的一个实施例，还包括第三电容C15，与第一电容C13并联于电路输出端Vout和数字接地端DGND之间。

本实用新型提供的一种直流电压控制电路，通过数模转换模块来控制电路电压输出升压或降压，进而控制电路电压输出的大小，提升控制输出电压的精度。

应当理解，本实用新型以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为所述的本实用新型提供进一步的解释。

附图说明

包括附图是为提供对本实用新型进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本实用新型的实施例，并与本说明书一起起到解释本实用新型原理的作用。附图中：

图1示出了现有技术的一种电压控制电路的电路示意图。

图2示出了本实用新型的一个实施例的直流电压控制电路的电路示意图。

图3示出了本实用新型的另一个实施例的直流电压控制电路的电路示意图。

图4示出了本实用新型的另一个实施例的直流电压控制电路的电路示意图。

图5示出了本实用新型的另一个实施例的直流电压控制电路的电路示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。

图2示出了本实用新型的一个实施例的直流电压控制电路的电路示意图。如图所示，一种直流电压控制电路200包括转换控制单元U1、电感L1、第一电阻R1、第三电阻R3、第四电阻R4、第六电阻R6、第一电容C1、第六电容C6、第七电容C7及PWM控制器。

其中，转换控制单元U1包括电源输入端VIN、电源输出端SW、使能端EN、反馈输入端FB和接地端GND。电源输出端SW与电感L2的一端连接，电感L2的另一端与电路输出端Vout连接。电感L1用于平滑直流信号。

第一电阻R1和第三电阻R3串联后与第一电容C1并联于电路输出端Vout和数字接地端DGND之间。第一电阻R1、第三电阻R3和第一电容C1主要用于调整直流电压控制电路200的电压输出。

反馈输入端FB接入第六电阻R6的一端、第七电容C7的一端及第一电阻R1和第三电阻R3的连接点，第六电阻R6的另一端与第六电容C6的一端及第四电阻R4的一端连接，第六电容C6的另一端和第七电容C7的另一端接入数字接地端DGND，第四电阻R4的另一端接入PWM控制器。具体来说，第四电阻R4和第六电容C6形成一级低通滤波器，将PWM控制器输出的脉宽调制波转变为直流信号，以提高系统稳定性。第六电阻R6和第七电容C7组成二级低通滤波器，进一步降低噪声。同时第七电容C7兼有稳定反馈输入端FB管脚，防止电路振荡，提高系统鲁棒性。实际上，本实用新型的重点在于第四电阻R4、第六电容C6和PWM控制器形成了一个数模转换模块，该数模转换模块接入到第一电阻R1和第三电阻R3的连接点，从而改变第一电阻R1和第三电阻R3的配比，进而改变整个直流电压控制电路200的输出电压，从而实现升压或降压的可能，并能使输出电压达到1％的输出精度。

较佳地，直流电压控制电路200还包括第二电容C2。第二电容C2接入电路输入端Vin与数字接地端DGND，电源输入端VIN与电路输入端Vin及使能端EN连接，接地端GND与数字接地端DGND连接。这样，使能端EN处于常开状态，不存在现有技术中的反复开关状态，减少谐波的产生。第二电容C2就无需增大电容，从而降低制造成本，减小电路所需空间。

较佳地，直流电压控制电路200还包括第三电容C3。第三电容C3与第一电容C1并联于电路输出端Vout和数字接地端DGND之间。第三电容C3用于与第一电容C1配合，从而获得更佳的输出直流信号。

较佳地，调整PWM控制器的脉宽调制波的占空比来实现调整电路输出端Vout的输出电压Vo的大小。输出电压Vo的计算公式为：

其中，V_A为脉宽调制波的幅值；

D_y为脉宽调制波的占空比；

V_FB为电路反馈控制电压；

通过上述计算公式调整PWM控制器的脉宽调制波的占空比来实现升压/降压电路输出端Vout的输出电压Vo，达到1％的最大输出精度。

图3示出了本实用新型的另一个实施例的直流电压控制电路的电路示意图。可选的，数模转换模块可以是图2中的第四电阻R4、第六电容C6和PWM控制器组合构成，也可以是图3中的数模转换器DAC。如图所示，图3与图2的其它结构完全一致，用数模转换器DAC替代了第四电阻R4、第六电容C6和PWM控制器。第六电阻R6的另一端接入数模转换器。数模转换器通过第六电阻R6接入到第一电阻R1和第三电阻R3的连接点，从而改变第一电阻R1和第三电阻R3的配比，进而改变整个直流电压控制电路200的输出电压，实现升压或降压的可能，并能使输出电压达到1％的输出精度。

较佳地，转换控制单元U1为带有集成开关或外部开关的电压转换控制单元，包括DC升压控制电路、DC降压控制电路和DC升降压控制电路。

图4示出了本实用新型的另一个实施例的直流电压控制电路的电路示意图。如图所示，一种直流电压控制电路包括转换控制单元U3、第一电阻R13、第三电阻R11、第六电阻R12、第一电容C13、第七电容C16及由第四电阻R8、第六电容C11和PWM控制器组成的一数模转换模块。

其中，转换控制单元U3包括电源输入端VIN、电源输出端SW、使能端EN、反馈输入端FB和接地端GND，电源输出端SW与电路输出端Vout连接，第一电阻R13和第三电阻R11串联后与第一电容C13并联于电路输出端Vout和数字接地端DGND之间。

反馈输入端FB接入第六电阻R12的一端、第七电容C16的一端及第一电阻R13和第三电阻R11的连接点，第六电阻R12的另一端与第六电容C11的一端及第四电阻R8的一端连接，第六电容C11的另一端和第七电容C16的另一端接入数字接地端DGND，第四电阻R8的另一端接入PWM控制器。具体来说，第四电阻R8和第六电容C11形成一级低通滤波器，将PWM控制器输出的脉宽调制波转变为直流信号，以提高系统稳定性。第六电阻R12和第七电容C16组成二级低通滤波器，进一步降低噪声。同时第七电容C16兼有稳定反馈输入端FB管脚，防止电路振荡，提高系统鲁棒性。实际上，本实用新型的重点在于第四电阻R8、第六电容C11和PWM控制器形成了一个数模转换模块，该数模转换模块接入到第一电阻R13和第三电阻R11的连接点，从而改变第一电阻R13和第三电阻R11的配比，进而改变整个直流电压控制电路的输出电压，从而实现升压或降压的可能，并能使输出电压达到1％的输出精度。

需要说明的是图3和图1的主体电路结构相同，两者主要区别在于电感L1。而图4中转换控制单元U3是将电感L1放入到单元的内部，转换控制单元U3相当于转换控制单元U1加上电感L1，两者其余的电路布局完全相同。数模转换模块也执行相同的功能，用于改变整个直流电压控制电路的输出电压。较佳地，转换控制单元U3的型号为带有集成电感及集成开关或外部开关的电压转换控制单元或线性控制单元，包括DC升压控制开关电路、DC降压控制开关电路、DC升降压控制开关电路、线性控制电路。

图5示出了本实用新型的另一个实施例的直流电压控制电路的电路示意图。较佳地，数模转换模块也可以是一数模转换器DAC，相当于用数模转换器DAC替代图4中的第四电阻R8、第六电容C11和PWM控制器。第六电阻R12的另一端接入数模转换器。数模转换器通过第六电阻R12接入到第一电阻R13和第三电阻R11的连接点，从而改变第一电阻R13和第三电阻R11的配比，进而改变整个直流电压控制电路的输出电压，实现升压或降压的可能，并能使输出电压达到1％的输出精度。

较佳地，图4和图5中的直流电压控制电路还包括第二电容C14，接入电路输入端Vin与数字接地端DGND，电源输入端VIN与电路输入端Vin及使能端EN连接，接地端GND与数字接地端DGND连接。

较佳地，图4和图5中的直流电压控制电路还包括第三电容C15，与第一电容C13并联于电路输出端Vout和数字接地端DGND之间。

本实用新型提供的一种直流电压控制电路通过一数模转换模块来控制电路电压输出升压或降压，进而控制电路电压输出的大小，提升控制输出电压的精度。该技术方案可以用于电压驱动器件的灵活控制，不限于小型直流电机、马达、背光等。

本领域技术人员可显见，可对本实用新型的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本实用新型的精神和范围。因此，旨在使本实用新型覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本实用新型的修改和变型。

Claims

1.一种直流电压控制电路，其特征在于，包括转换控制单元U1、电感L1、第一电阻R1、第三电阻R3、第六电阻R6、第一电容C1、第七电容C7及一数模转换模块；

2.如权利要求1所述的直流电压控制电路，其特征在于，所述数模转换模块包括第四电阻R4、第六电容C6和PWM控制器，第六电阻R6的另一端与第六电容C6的一端及第四电阻R4的一端连接，第六电容C6的另一端接入数字接地端DGND，第四电阻R4的另一端接入所述PWM控制器。

3.如权利要求1所述的直流电压控制电路，其特征在于，所述数模转换模块为一数模转换器，所述第六电阻R6的另一端接入所述数模转换器。

4.如权利要求1所述的直流电压控制电路，其特征在于，所述转换控制单元U1为带有集成开关或外部开关的电压转换控制单元，包括DC升压控制电路、DC降压控制电路和DC升降压控制电路。

5.如权利要求1所述的直流电压控制电路，其特征在于，还包括第二电容C2，接入电路输入端Vin与数字接地端DGND，所述电源输入端VIN与电路输入端Vin及所述使能端EN连接，所述接地端GND与数字接地端DGND连接。

6.如权利要求1所述的直流电压控制电路，其特征在于，还包括第三电容C3，与第一电容C1并联于电路输出端Vout和数字接地端DGND之间。

7.一种直流电压控制电路，其特征在于，包括转换控制单元U3、第一电阻R13、第三电阻R11、第六电阻R12、第一电容C13、第七电容C16及一数模转换模块；

8.如权利要求7所述的直流电压控制电路，其特征在于，所述数模转换模块包括第四电阻R8、第六电容C11和PWM控制器，第六电阻R12的另一端与第六电容C11的一端及第四电阻R8的一端连接，第六电容C11的另一端接入数字接地端DGND，第四电阻R8的另一端接入所述PWM控制器。

9.如权利要求7所述的直流电压控制电路，其特征在于，所述数模转换模块为一数模转换器，所述第六电阻R12的另一端接入所述数模转换器。

10.如权利要求7所述的直流电压控制电路，其特征在于，所述转换控制单元U3为带有集成电感及集成开关或外部开关的电压转换控制单元或线性控制单元，包括DC升压控制开关电路、DC降压控制开关电路、DC升降压控制开关电路和线性控制电路。

11.如权利要求7所述的直流电压控制电路，其特征在于，还包括第二电容C14，接入电路输入端Vin与数字接地端DGND，所述电源输入端VIN与电路输入端Vin及所述使能端EN连接，所述接地端GND与数字接地端DGND连接。

12.如权利要求7所述的直流电压控制电路，其特征在于，还包括第三电容C15，与第一电容C13并联于电路输出端Vout和数字接地端DGND之间。